定位导航授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)是表达空间信息和时间信息的重要技术。目前,PNT用户在不断增加,特别在无人机、自动驾驶、通信等领域。PNT技术不但对国民经济有促进作用,而且在国家安全和军事领域的建设上起到了举足轻重的作用,是我国综合国力和国际地位的体现。为了解决全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的脆弱性、增强PNT的服务性能,采用惯性测量器件、高精度时钟作为核心器件并结合GNSS进行融合成为PNT技术发展的主要路线。在微惯性测量单元(MEMS(Microelectro Mechanical System)Inertial Measurement Unit,MIMU)、芯片原子钟(Chip Scale Atomic Clock,CSAC)技术发展的大背景下,定位导航授时微系统(Micro-PNT)技术迅速发展,成为PNT技术发展的一种新思路。目前,市面上暂无以高精度时钟作为时基系统的定位导航授时微系统货架产品,所以研发定位导航授时微系统原理样机是比较有意义的。本文采用以MIMU、CSAC、BDS(BeiDou Navigation Satellite System)/GPS(Global Positioning System)双模导航接收机进行融合的方案是一种比较合理的选择。本文结合Micro-PNT的发展趋势,设计了MIMU/CSAC/BDS/GPS组合导航微系统。主要包括以下内容:(1)对MIMU/CSAC/BDS/GPS组合导航微系统进行了介绍:主要介绍了惯性导航系统、芯片原子钟、BDS/GPS卫星导航系统以及定位导航授时微系统国内外发展现状。(2)结合MIMU/CSAC/BDS/GPS组合导航微系统性能需求和技术理论分析,给出了系统的软件设计方案和硬件设计方案。(3)MIMU/CSAC/BDS/GPS组合导航微系统硬件设计:包含系统核心器件的选型、系统模块之间的接口与原理图设计、PCB实现与系统安装以及DSP驱动程序设计。(4)对BDS和GPS双系统融合定位进行研究并设计了电离层延时补偿的载波相位平滑伪距算法;分析了接收机钟差信息对定位精度的影响,采用CSAC辅助BDS/GPS接收机进行定位解算;针对高动态、弱信号环境下,卫星信号易失锁,分析了纯接收机进行重定位的弊端,设计了一种MIMU/CSAC辅助BDS/GPS接收机重定位算法,缩短了系统的重定位时间。(5)从实际工程应用出发,对MIMU/CSAC/BDS/GPS组合导航微系统的各个核心模块进行测试,并对原理样机进行了跑车试验和飞行试验,验证了系统的性能及精度。